OLA

Studia przypadku: Monolityczna korpus zaworu trójdrogowego

Stal nierdzewna 316L | SLM | Korpus wieloportowego zaworu z zintegrowane kołnierzami

Zastosowanie druku 3D metalu

1. Tło

Producent sprzętu procesowego montował trójdrogowy zawór rozpraszający chemikalia z trzech odlewanych sekcji połączonych ze sobą śrubami z PTFE. Wieloczęściowa konstrukcja cierpiała na chroniczne nieszczelności w uszczelkach, wymagała długich czasów oczekiwania na odlewy, a wewnętrzny tor przepływu miał wiele przejść pod kątem 90°, co powodowało straty ciśnienia. Potrzebny był monolityczny korpus zaworu zoptymalizowanego pod kątem wewnętrznego przepływu z zintegrowanymi kołnierzami, aby wyeliminować nieszczelności i poprawić efektywność przepływu.

2. Wyzwanie

Wymagania projektowe obejmowały:

· Trzy zintegrowane porty kołnierzowe (DN80, DN80, DN50) w jednym monolitycznym korpusie

· Zoptymalizowany pod kąem CFD wewnętrzny tor przepływu zastępujący trzy przejścia pod kątem 90° starszego, skręcanego montażu

· Wzory otworów śrubowych zgodne z ASME B16.5 dla kompatybilności z kołnierzami typu drop-in

· Zero uszczelek, zero połączeń śrubowych na torze przepływu — w pełni bezspawana konstrukcja

· Klasa ciśnienia PN40, szczelny pod ciśnieniem hydrostatycznym 50 bar

3. Rozwiązanie

Korpus zaworu trójdrogowego został zaprojektowany na nowo jako pojedyncza monolityczna część z zoptymalizowanymi pod kąem CFD wewnętrznymi kanałami przepływu, które płynnie przełączają się między trzema portami, i został wyprodukowany metodą Selective Laser Melting (SLM) ze stali nierdzewnej 316L.Trzy kołnierze, korpus, wewnętrzny tor przepływu i otwory na śruby zostały wydrukowane jako jedna ciągła część — bez odlewów, spoin i uszczelek na mokrej ścieżce. Twarde powierzchnie kołnierzy zostały wykończone mechanicznie zgodnie z normą ASME B16.5 dla bezpośredniego mocowania do standardowych rurociągów. Zoptymalizowany wewnętrzny tor przepływu zmniejszył liczbę zakrętów o 90° z trzech do jednego, z gładkim przejściem stycznym pomiędzy nimi.

 

Rycina 1: Korpus trójdrożnego zaworu wydrukowanego metodą SLM z 316L — widok 3/4 pokazujący dwa kołnierze DN80 i jeden DN50, w pełni monolityczny

 

Rycina 2: Ten sam korpus zaworu z boku — duża powierzchnia kołnierza z wzorem otworów na śruby zgodnym z normą ASME B16.5

 

Rycina 3: Widok z góry — widoczna wewnętrzna komora przepływu zoptymalizowana metodą CFD przez otwarty kołnierz

 

Rycina 4: Widok z profilu boczego — pokazuje pełny obrys korpusu i trzy osie portów

4. Wynik

· 40% redukcja wagi — vs.tradycyjna trójczęściowa odlewana + montowana na śruby

· Zero uszczelek na drodze przepływu — w pełni monolitowa, bez ścieżek wycieków

· O 30% niższy spadek ciśnienia — dzięki optymalizowanemu pod kątem CFD wewnętrznemu przepływowi

· Wodoszczelna przy 50 bar — zweryfikowana przez test hydrostatyczny na każdym urządzeniu

· Kompatybilna z kołnierzami ASME B16.5 — bezproblemowa zastępka dla istniejących instalacji rurowych

· Czas realizacji: 3 tygodnie — od CAD do wykończonego, gotowego do montażu korpusu

“Wyeliminowaliśmy sześć uszczelek i trzy połączenia na śruby z każdego zaworu. Wezwania serwisowe w pierwszych sześciu miesiącach spadły do zera, a nasza wydajność przepływu znacząco wzrosła.”

 

Materiał: Stal nierdzewna 316L  |  Proces: SLM / Metalowe Drukowanie 3D  |  Zastosowanie: Monolitowy korpus zaworu trójdrogowego

@